内容正文:
微专题(四) 细胞的增殖、分化、衰老和死亡
高考考点:1.细胞的生长和增殖的周期性。2.细胞的有丝分裂。3.细胞的减数分裂及动物配子的形成过程。4.动物的受精过程。5.细胞的分化。6.细胞的全能性。7.细胞的衰老和死亡以及与人体健康的关系。8.癌细胞的主要特征及防治。
考点1 有丝分裂与减数分裂
1.细胞周期中需关注的10个知识点
(1)着丝粒分裂并非纺锤丝牵引的结果。着丝粒先分裂,之后纺锤丝牵引(实验证据:低温或秋水仙素处理抑制纺锤体形成时,着丝粒可照常分裂,从而导致染色体加倍)。
(2)分裂后子细胞的三种去向:①继续分裂(如干细胞);②暂不分裂(如肝细胞);③细胞分化(如神经细胞)。
2.抓住关键点,快速判断二倍体生物的细胞分裂方式
(1)细胞有丝分裂过程中始终存在同源染色体,但某些单倍体存在例外情况。
(2)减数第二次分裂的细胞中不一定没有同源染色体,如四倍体。
3.解读细胞分裂中常考的三类特殊曲线图
(1)每条染色体中DNA含量的变化。
(2)“同源染色体对数”和“染色体组数”数目变化曲线(二倍体生物)。
(3)不同核DNA相对含量和染色体数目对应细胞数目的柱形图。
牢记相关物质或结构变化的“四点”原因
1.(2023·湖北卷,T10)在观察洋葱根尖细胞有丝分裂的实验中,某同学制作的装片效果非常好,他将其中的某个视野放大拍照,发给5位同学观察细胞并计数,结果如表(单位:个)。关于表中记录结果的分析,下列叙述错误的是( )
学生
分裂
间期
分裂期
总计
前期
中期
后期
末期
甲
5
6
3
2
6
22
乙
5
6
3
3
5
22
丙
5
6
3
2
6
22
丁
7
6
3
2
5
23
戊
7
7
3
2
6
25
A.丙、丁计数的差异是由于有丝分裂是一个连续过程,某些细胞所处时期易混淆
B.五位同学记录的中期细胞数一致,原因是中期染色体排列在细胞中央,易区分
C.五位同学记录的间期细胞数不多,原因是取用的材料处于旺盛的分裂阶段
D.戊统计的细胞数量较多,可能是该同学的细胞计数规则与其他同学不同
解析 丙、丁计数的差异在于分裂间期和末期的细胞数量不同,在区分两个时期时丙和丁同学的判断结果不同,即某些细胞所处时期易混淆,A项正确;有丝分裂中期,染色体整齐排列在细胞中央的赤道板位置,易区分,故五位同学记录的中期细胞数一致,B项正确;取用的材料处于旺盛的分裂阶段时,观察结果仍应是绝大多数细胞处于分裂间期,只有少数细胞处于分裂期,五位同学记录的间期细胞数不多,可能原因是该同学进行拍照记录的区域中处于分裂间期的细胞比例相对较低,C项错误;戊统计的细胞数量较多,可能与该同学的细胞计数规则有关,戊的细胞计数规则可能与其他同学不同,D项正确。
答案 C
2.(2021·江苏卷,T7)A和a、B和b为一对同源染色体上的两对等位基因。下列有关有丝分裂和减数分裂的叙述,正确的是( )
A.多细胞生物体内都同时进行这两种形式的细胞分裂
B.减数分裂的两次细胞分裂前都要进行染色质DNA的复制
C.有丝分裂的2个子细胞中都含有Aa,减数分裂Ⅰ的2个子细胞中也可能都含有Aa
D.有丝分裂都形成AaBb型2个子细胞,减数分裂都形成AB、Ab、aB、ab型4个子细胞
解析 多细胞生物体内有些特殊的细胞(如生殖器官中的细胞)既能进行有丝分裂又能进行减数分裂,但体细胞只进行有丝分裂,A项错误;减数分裂只在减数分裂Ⅰ前的间期进行染色质DNA的复制,B项错误;有丝分裂得到的2个子细胞中都含有Aa,减数分裂Ⅰ若发生同源染色体非姐妹染色单体之间的互换,则得到的2个子细胞中也可能都含有Aa,C项正确;有丝分裂得到的子细胞染色体组成与亲代相同,都形成AaBb型的2个子细胞,因A和a、B和b为一对同源染色体上的两对等位基因,若不考虑发生同源染色体非姐妹染色单体之间的互换,则减数分裂能得到两种类型(AB、ab或Ab、aB)的4个子细胞,D项错误。
答案 C
3.(2020·江苏卷,T29)细胞周期可分为分裂间期和分裂期(M期),根据DNA合成情况,分裂间期又分为G1期、S期和G2期。为了保证细胞周期的正常运转,细胞自身存在着一系列监控系统(检验点),对细胞周期的过程是否发生异常加以检测,部分检验点如图所示。只有当相应的过程正常完成,细胞周期才能进入下一个阶段运行。请据图回答下列问题:
(1)与G1期细胞相比,G2期细胞中染色体及核DNA数量的变化是______________。
(2)细胞有丝分裂的重要意义在于通过_______________,保持亲子代细胞之间的遗传稳定性。图中检验点1、2和3的作用在于检验DNA分子是否_______(填序号:①损伤和修复、②完成复制);检验发生分离的染色体是否正确到达细胞两极,从而决定胞质是否分裂的检验点是_______。
(3)细胞癌变与细胞周期调控异常有关,癌细胞的主要特征是_______________。有些癌症采用放射性治疗效果较好,放疗前用药物使癌细胞同步化,治疗效果会更好。诱导细胞同步化的方法主要有两种:DNA合成阻断法、分裂中期阻断法。前者可用药物特异性抑制DNA合成,主要激活检验点_______,将癌细胞阻滞在S期;后者可用秋水仙素抑制_______的形成,主要激活检验点_______,使癌细胞停滞于中期。
解析 据题图分析,检验点1位于细胞分裂间期的G1期,检验点2位于细胞分裂间期的S期,检验点3位于细胞分裂间期的G2期,检验点4大概位于细胞分裂中期,检验点5大概位于细胞分裂后期至末期的过程中。(1)细胞分裂间期包括G1期、S期和G2期,在S期会进行核DNA的复制,着丝粒分裂染色体数目加倍发生在M期;与G1期细胞相比,G2期细胞染色体数不变,核DNA数加倍。(2)细胞有丝分裂的重要意义是将亲代细胞的染色体经过复制(关键是DNA的复制)之后,精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA,因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传的稳定性。题图中检验点1、2和3都处于分裂间期,间期DNA复制,通过对细胞分裂间期的3次检验可以判断DNA在复制过程中是否出现了损伤和修复以及DNA复制是否完成。细胞分裂后期染色体的着丝粒分裂,姐妹染色单体分离并开始移向细胞两极,因此在检验点5处(细胞分裂的后期至末期)可以检验染色体是否正确到达细胞两极。(3)癌细胞的主要特征是能够无限增殖。DNA合成阻断法可以阻止癌细胞中DNA的复制,检验点2位于细胞分裂间期的S期,DNA合成阻断法可用药物特异性抑制DNA合成,主要激活检验点2,将癌细胞阻滞在S期。纺锤体在分裂前期形成,分裂中期阻断法可用秋水仙素抑制细胞分裂过程中纺锤体的形成,主要激活检验点4,使癌细胞分裂停滞于中期。
答案 (1)染色体数不变,核DNA数加倍
(2)染色体正确复制和平均分配 ①② 检验点5
(3)细胞无限增殖 2 纺锤体 4
考题纵深进阶
判断正误。
(1)有丝分裂过程中,核膜和核仁周期性地消失和重现。(2021·河北卷,T2) (√)
(2)有丝分裂中期和减数分裂Ⅰ中期都发生同源染色体联会。(经典高考题) (×)
(3)二倍体高等雄性动物某细胞的部分染色体组成示意图如图,图中①、②表示染色体,a、b、c、d表示染色单体。若a与c出现在该细胞产生的一个精子中,则b与d可出现在同时产生的另一精子中。(2020·浙江1月选考,T19) (×)
维度一 细胞周期的概念和特点(考查生命观念)
1.(2024·丹东模拟)利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段,称为细胞周期同步化,如图是动物细胞周期同步化的方法之一。下列说法不正确的是( )
[注] 表示细胞分布的时期;G1表示DNA复制前期;S表示DNA复制期;G2表示DNA复制后期;M表示分裂期。
A.阻断Ⅰ需在培养液中添加毒性较强的DNA合成抑制剂,可逆地抑制DNA复制
B.解除阻断时应更换正常的新鲜培养液,培养的时间应控制在大于S即可
C.阻断Ⅱ处理与阻断Ⅰ相同,经过处理后,所有细胞都应停滞在G1期/S期交界处
D.培养液中添加适量的秋水仙素也能够实现动物细胞周期同步化
解析 据题图可知,阻断Ⅰ会将细胞周期阻断在S期(DNA复制期),解除后,细胞周期可以正常进行,说明阻断Ⅰ添加的是DNA合成抑制剂,能可逆地抑制DNA复制,A项正确;为避免抑制剂对细胞周期的影响,解除阻断时应更换正常的新鲜培养液,据题图可知,解除阻断后细胞分布在G2、M和G1期,故培养的时间应控制在大于S期(使处于S期起点的细胞顺利通过S期)、小于G2+M+G1期(使处于S期终点的细胞不会再次进入S期),B项错误;阻断Ⅱ处理与阻断Ⅰ相同,经过DNA合成抑制剂处理后,细胞不能进入S期进行DNA复制,所有细胞都应停滞在细胞周期的G1期/S期交界处,从而实现细胞周期的同步化,C项正确;在培养液中添加适量的秋水仙素,可抑制纺锤体的形成,使细胞不能正常分裂,也能够实现动物细胞周期同步化,D项正确。
答案 B
2.(2024·济南模拟)CDK1(周期蛋白依赖性蛋白激酶)对细胞周期起着核心性调控作用,激活的CDK1可以使组蛋白磷酸化,促进染色质凝缩,其活性的调节过程如图所示。下列说法错误的是( )
[注] Cyclin B/A为周期蛋白,Thr14、Tyr15和Thr161分别对应CDK1第14位的苏氨酸、第15位的酪氨酸和第161位的苏氨酸。
A.激活后的CDK1在细胞有丝分裂前期起作用
B.抑制Thr161的磷酸化可能会影响CDK1发挥作用
C.CDK1发挥作用之后会被相关酶降解
D.磷酸化的CDK1携带的磷酸基团可能来自ATP
解析 激活的CDK1可以使组蛋白磷酸化,促进染色质凝缩,有丝分裂前期染色质丝螺旋缠绕,缩短变粗,因此CDK1发挥作用的时间为有丝分裂前期,A项正确;有激酶活性时CDK1与Cyclin B/A复合物中的Thr161处于磷酸化状态,因此抑制Thr161的磷酸化可能会影响CDK1发挥作用,B项正确;有激酶活性的CDK1发挥作用后Cyclin B/A会被相关酶降解,CDK1变为无激酶活性状态,C项错误;ATP水解后的磷酸基团具有较高的转移势能,易与蛋白质结合并使其结构发生改变,因此磷酸化的CDK1携带的磷酸基团可能来自ATP,D项正确。
答案 C
维度二 辨析有丝分裂、减数分裂的过程特点(考查科学思维)
3.如图为某个高等动物细胞增殖示意图,下列说法正确的是( )
A.含有同源染色体的细胞只有①③④
B.细胞②的名称是次级精母细胞或极体
C.细胞⑤含有2个染色体组
D.细胞分裂的顺序可为③⑤①④②
解析 有丝分裂各个时期的细胞中均含有同源染色体,处于减数分裂Ⅱ的细胞中不含同源染色体,因此题图中含有同源染色体的细胞有①③④⑤,A项错误;由细胞④可知,该动物为雄性,因此,细胞②只能代表次级精母细胞,B项错误;细胞⑤处于有丝分裂后期,细胞中的染色体数目暂时加倍,有4个染色体组,C项错误;按照进行有丝分裂后接着进行减数分裂的顺序排列,细胞分裂的顺序为③⑤①④②,D项正确。
答案 D
4.(2024·山东模拟)对老鼠(2N=40)生殖腺某一部位的切片进行显微观察,依据细胞中染色体的数目将细胞分为甲、乙、丙三组,每组细胞数目的占比如图所示。下列叙述错误的是( )
A.生殖腺中的细胞既可以进行有丝分裂,又可以进行减数分裂
B.甲组细胞处于有丝分裂过程中,部分细胞可能发生等位基因的分离
C.乙组的部分细胞含有同源染色体,部分细胞可能不含有同源染色体
D.丙组细胞产生的各个子细胞内的染色体在形态大小和数目上一定相同
解析 生殖腺中的细胞既可以进行有丝分裂,又可以进行减数分裂,A项正确;甲组细胞中染色体数目是体细胞的2倍,处于有丝分裂过程中,部分细胞可能由于发生基因突变而发生等位基因的分离,B项正确;乙组细胞中染色体数目与体细胞相同,可能处于有丝分裂前期、中期、末期,也可能处于减数第一次分裂或减数第二次分裂后期,乙组的部分细胞含有同源染色体,部分细胞可能不含有同源染色体,C项正确;若该动物为雄性,丙细胞中只含一条X或只含一条Y,丙组细胞产生的各个子细胞内的染色体在形态大小和数目上不一定相同,D项错误。
答案 D
5.(2024·安徽一模)雄性果蝇(2n=8)的精原细胞既可以进行减数分裂,也可以进行有丝分裂。在精原细胞进行分裂的过程中,核DNA分子数与染色体数的对应关系如图所示,点①~④表示细胞分裂的4个不同时期。下列相关分析错误的是( )
A.时期①的细胞中不含姐妹染色单体,染色体数是体细胞中的一半
B.时期②的细胞可能处于减数分裂Ⅱ前期,染色体的着丝粒未分裂
C.时期③的细胞处于细胞分裂前的间期,核中正在发生DNA复制
D.时期④的细胞中会出现四分体,非姐妹染色单体可发生片段交换
解析 时期①核DNA的数量为4,染色体的数量为4,说明该时期不含同源染色体,且染色体不含姐妹染色单体,染色体数是体细胞中的一半,A项正确;时期②核DNA的数量为8,染色体的数量为4,可能处于减数分裂Ⅱ前期、中期,染色体的着丝粒未分裂,B项正确;时期③染色体的数量为8,核DNA的数量为10,细胞处于细胞分裂前的间期,核中正在发生DNA复制,C项正确;时期④染色体数量和核DNA的数量均为16,细胞可能处于有丝分裂的后期,时期④的细胞中不会出现四分体,D项错误。
答案 D
考点2 细胞的分化、衰老、死亡与癌变
1.细胞分化的判断标准
2.细胞衰老的特征
多细胞生物的个体衰老与细胞衰老并不总是同步的,在幼年个体中有衰老的细胞,老年个体中有新产生的细胞,但细胞总体衰老会导致个体衰老。
3.细胞凋亡与细胞坏死的比较
(1)细胞凋亡与基因的选择性表达有关,但不属于细胞分化过程。
(2)注意区分与病原体感染有关的细胞死亡的不同情况。若是被病原体感染而死亡,则属于细胞坏死;若感染后被机体免疫系统消除,则属于细胞凋亡。
4.细胞癌变
(1)除细胞坏死外,细胞分裂、分化、衰老、凋亡、癌变均与基因有关,即受基因控制。
(2)原癌基因和抑癌基因普遍存在于所有体细胞中,并非只存在于癌细胞中,只不过在癌细胞中两种基因已发生突变。
1.(2023·江苏卷,T1)下列关于细胞生命历程的叙述,错误的是( )
A.细胞分裂和凋亡共同维持多细胞生物体的细胞数量
B.抑制细胞端粒酶的活性有助于延缓细胞衰老
C.细胞自噬降解细胞内自身物质,维持细胞内环境稳态
D.DNA甲基化抑制抑癌基因的表达可诱发细胞癌变
解析 细胞分裂可以增加细胞数目,细胞凋亡会减少细胞数目,所以细胞分裂和凋亡共同维持多细胞生物体的细胞数量,A项正确;端粒酶是细胞中一种延长端粒的酶,可以延缓细胞的衰老,B项错误;通过细胞自噬可以清除受损或衰老的细胞器,维持细胞内环境稳态,C项正确;抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖,或者促进细胞凋亡,抑癌基因的突变或甲基化可能诱发细胞癌变,D项正确。
答案 B
2.(2022·河北卷,T14改编)骨骼肌受牵拉或轻微损伤时,卫星细胞(一种成肌干细胞)被激活,增殖、分化为新的肌细胞后与原有肌细胞融合,使肌肉增粗或修复损伤。下列叙述错误的是( )
A.卫星细胞具有自我更新和分化的能力
B.肌动蛋白在肌细胞中特异性表达,其编码基因不存在于其他类型的细胞中
C.激活的卫星细胞中,多种细胞器分工合作,为细胞分裂进行物质准备
D.适当进行抗阻性有氧运动,有助于塑造健美体型
解析 分析题干信息“卫星细胞……融合”可知,卫星细胞具有自我更新和分化的能力,A项正确;因为同一个体的所有细胞均来源于同一受精卵,所以遗传物质相同,肌动蛋白的编码基因也存在于其他类型的细胞中,B项错误;卫星细胞被激活后会进行增殖、分化,所以激活的卫星细胞中,多种细胞器分工合作,为细胞分裂进行物质准备,如核糖体会合成蛋白质等,C项正确;根据题干信息可知,适当进行抗阻性有氧运动,骨骼肌受牵拉,可以激活卫星细胞,最后达到使肌肉增粗的作用,有助于塑造健美体型,D项正确。
答案 B
考题纵深进阶
判断正误。
(1)胚胎干细胞为未分化细胞,不进行基因选择性表达。(2022·江苏卷,T2) (×)
(2)细胞凋亡由程序性死亡相关基因的表达所启动。(经典高考题) (√)
(3)清除细胞内过多的自由基有助于延缓细胞衰老。(2021·河北卷,T5) (√)
维度 细胞的分化、衰老和死亡(考查科学思维)
1.(2024·张家口调研)美国纽约伦斯勒的神经干细胞研究所的研究人员发现,人视网膜色素上皮组织也存在神经干细胞,在合适的条件下能诱导形成其他类型的细胞,如图所示。下列相关叙述不正确的是( )
A.a至f过程均属于细胞分化,分化的细胞内的核基因相同
B.b过程中核酸的种类和含量会发生变化
C.c过程形成富含脂肪的细胞时核DNA含量稳定
D.f过程为细胞的有丝分裂,所形成的子细胞中部分具有细胞周期
解析 a至e过程属于细胞分化,而f为有丝分裂过程,细胞分化的实质是基因选择性表达,分化的细胞内的核基因相同,A项错误;b、c是细胞的分化过程,细胞分化的实质是基因的选择性表达,不同种类细胞中基因转录产生的RNA种类和数量不同,核DNA含量不变,由此可见,b过程中核酸的种类和含量都会发生变化,c过程中核DNA含量稳定,B、C两项正确;f过程为有丝分裂,形成的细胞有的继续进行有丝分裂,具有细胞周期,有的则进行细胞分化实现细胞功能专一化,D项正确。
答案 A
2.(2024·无锡模拟)“毛痣”处存在毛发过度生长的现象,这是因为其毛囊周围衰老的黑色素细胞释放的Spp1分子活化了毛囊干细胞,主要机制如图。下列叙述正确的是( )
A.释放Spp1的黑色素细胞物质运输功能上升
B.衰老的黑色素细胞内黑色素会过度积累,导致“老年斑”
C.Spp1分子会诱导毛囊干细胞DNA序列改变,引起细胞分化
D.Spp1分子能够调控毛囊干细胞的细胞周期,加快细胞分裂
解析 Spp1分子是由毛囊周围衰老的黑色素细胞释放的,细胞衰老后,细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低,A项错误;黑色素细胞衰老后,细胞中的酪氨酸酶活性降低,黑色素合成减少,所以老年人的头发会变白,老年人的皮肤上会长出“老年斑”,主要是细胞内脂褐素积累的结果,B项错误;细胞分化的实质是基因的选择性表达,一般不改变细胞DNA序列,C项错误。
答案 D
3.如图为中科院发现的一种诱导细胞凋亡的新机制。在H2O2和细胞因子TNF⁃α等因素的诱导下,鼠肝细胞内的溶酶体释放微量的胰凝乳蛋白酶,将细胞质内的Bid蛋白分解成更多、更小的cBid,后者与线粒体膜、溶酶体膜结合,诱导内容物释放,最终导致细胞凋亡。请结合所学知识分析,下列叙述正确的是( )
A.细胞凋亡是基因决定的细胞死亡过程,属于细胞坏死
B.该过程主要与细胞膜的结构特点有关
C.线粒体、溶酶体内容物的释放是细胞凋亡的根本原因
D.这种诱导细胞凋亡的新机制属于正反馈调节
解析 细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,不属于细胞坏死,A项错误;细胞膜的结构特点是具有流动性,该过程与细胞膜的结构特点无关,B项错误;细胞凋亡的根本原因是细胞内与细胞凋亡相关基因的表达,C项错误;据题意可知,溶酶体释放的胰凝乳蛋白酶可将细胞质内的Bid蛋白分解成更多、更小的cBid,cBid与线粒体膜、溶酶体膜结合,诱导内容物释放,最终导致细胞凋亡,这种诱导细胞凋亡的新机制属于正反馈调节,D项正确。
答案 D
学科网(北京)股份有限公司
$$